struktur dan fungsi membran
advertisement
Bagian Biologi Kedokteran Mata Pelajaran =BIOLOGI SEL= Dra. Eliza Anas,MS Tujuan Umum : Ultra Struktur Sel Tinjauan Instruksi umum : Memahami struktur & fungsi sel secara umum Tujuan perilaku khusus (TIK) : 1. Menjelaskan perbedaan antara sel prokariota, eukariota & virus. 2. Menjelaskan struktur dan fungsi organel sel prokariota. 3. Menjelaskan struktur dan fungsi organel virus Ultrastruktur sel Sel sebagai satuan struktur benda hidup. Uniselular dan multiselular. Struktur sel dilihat dibawah ME Terlihat lebih terinci dibandingkan MC ultrastruktur @ Secara ultrastruktur, kandungan sel dapat dibedakan atas berbagai organelnya. @ @ @ @ @ Membuat slit dg teknik tertentu • Berdasarkan ada atau tidaknya membran inti, sel hewan dibedakan: • 1. prokariot tidak mempunyai membran inti (nukleus) mis: bakteri, virus • 2. eukariot mempunyai membran inti • (nukleus) Organel sel prokariota: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Dinding sel Membran sel Ribosom Nukleoid Plasmid Sitoplasma Tonjolan sel PROKARIOTA 1. Dinding Sel Polisakarida, lipid dan protein, kaku Tebal + 10 nm Dinding sel hilang → protoplast Dinding sel hilang sebahagian → spheroplast Fungsi: melindungi sel memberi btk yg konstan Kapsul: bhg luar dinding sel Gelatin kapsul dan ddg sel non essensial → viabilitas Protoplast & spheroplast – hidup – ling cocok Mis : PPLO = Pluro Pneumonia Like Organism 0,25 – 0,1 % Tidak mempunyai dinding sel 2. Membran Plasma = Plasmalemma Trilaminer : - Protein dan lipid - Hidrofilik,hidrofobik - Semi permiabel, barrier selektif - Bakteri berkloropil fotosintesa - Plasmalemma respirasi Invaginasiplasmalemma mesosom enzim respirasi respirasi 3. Ribosom Partikel diameter 10 – 15 nm 20.000 – 30.000 partikel 2 sub unit 30 S (svedberg unit) 50 S Fungsional 70 S → m RNA Polirobosom / ergosom Fungsi = sintesa protein Bekerja sama dengan m RNA dan t RNA 4.Nukleoid Pewarnaan Feulgen – MC - positif Daerah → gambaran spesifik → nukleoid Mengandung kromosom – molekul DNA sirkuler Panjang + 1 nm - informasi genetik Menempel di membran plasma Tidak mempunyai membran DNA sirkuler lain → plasmid atau episom 5. Plasmid • • • • • DNA sirkuler Memiliki sedikit gen Dapat bereplikasi sendiri Diperlukan utk pertahanan hdp Plasmid dpt terbtk pd kondisi lingkungan yg banyak tekanan • Resistensi mis: antibiotik 6. Sitoplasma Materikoloid Organel sel – ribosom - asam nukleat dll Tempat metabolisme sel terjadi 7. Tonjolan sel :Flagella + 10 mikron Alat gerak Protein Filli 1 – 2 mikron Proses Konyugasi → jembatan sitoplasma pd bakteri yg berkonyugasi Bakteri patogen → menempel pada sel hospes Virus : Organisme hidup ? Materi genetik Reproduksi dalam sel hospes Problem penyakit pada organisme hidup Iwanowsky → daun tembakau Struktur virus : “Core” /inti → molekukl DNA atau RNA Kapsid → mantel virus –kapsomer – protein melekat pd inti Envelope → beberapa virus – lapisan lain kapsid Protein dan lemak BAKTERIOFAG. STRUKTUR DAN FUNGSI MEMBRAN E. OVERTON (1890) @. Mempelajari permiabilitas membran sel @. Zat yang dapat lewat membran yang larut dalam lemak @. Membran terdiri dari lemak GORTER dan GRENDEL (1925) . @. Membran sel eritrosit @. Mengekstrak semua lemak dr membran @. Mengukur luas lemak dg cara merentangkan shg membentuk selaput monomolekuler pd permukaan air @. Hidrofilik (mengikat air), hidrofobik COLE (1932). @. Mengukur tekanan permukaan membran pada hewan bintang laut @. Telur ditekan antara 2 gls penutup @. Mengukur nilai tekanan permukaan membran @. Berkesimpulan protein yg memberi nilai tekanan DAVSON dan DANIELLI (1935). @. Mengekstrak minyak dr telur ikan makarel dan meneliti sifat-sifatnya @. Menemukan adanya tekanan permukaan lemak yg amat rendah di bbrp tempat @. Setelah dilakukan pemisahan di dapatkan nilai tekanan permukaan sama dg tek minyak murni @. Kesimpulan protein menyebar diantara lemak. Model Davson dan Danielli (sandwich bilayer fosfolipid) diantara dua lap protein S.J.Singer dan G.Nicolson (1972) - Lipid dan protein penyusun utama, walaupun KH tdk kalah pentingnya - Model yang diterima mosaik fluida - Membran merupakan mosaik molekul protein yang terapung pada bilayer fluida terdiri dari fospolipid - Proteinperiferal dan integral - Lemak hidrofilik dan hidrofobik - Karbohidrat glycocalyk - ME tampak PL mengandung serabut halus → Glycocalyx - Glycocalyx berbentuk benang halus dan tegak lurus terhadap PL - Glycocalyx melekat kelemak→glikolipid Glycocalyx melekat keprotein→ glikoptrotein - Glycocalyx berfungsi : Transpor zat (absorpsi) Penyeleksi zat yang diabsorpsi Selubung sel .Mis :lapisan lendir mukosa saluran pencernaan Diproduksi oleh sel sendiri GAMBAR: STRUKTUR MEMBRAN PLASMA - membran merupakan lembaran molekul dinamis yang dapat berpindah tempat - terdiri dari daerah hidrofilik dan hidrofobik Gambar: Hidrofobik-hidrofilik - kolesterol steroid berguna utk stabilitas membran - membran hrs bersifat fluid agar dpt bekerja dg baik - mosaik banyak protein berbeda-beda yg tertanam dlm matriks bilayer lipid - lipid penyusun utama membran sdgkan protein menentukan f/ spesifikmembran mis: membran sel darah ditemukan lebih 50 macam protein - protein integral tertanam pd bilayer lipid protein periferal tdk tertanam pd bilayer lipid - karbo hidrat f/ pengenalan sel dg sel tetangga atau dg sel-sel lain. - mis: penolakan organ cangkokan pd sistem imun. diferensiasi sel waktu embrio, dll - karbohidrat dan membran disintesa dlm RE CARA ZAT MELINTASI MEMBRAN Transpor: (a) protein mem bran bersifat selektif u/ zat tertentu, memberikan saluran hidrofilik melintasi membran. Mis: air, zat molekul kecil, zat larut dlm lemak. (b) Protein menghidrolisis ATP u/ memompa bahan melintasi membran secara aktif. Aktivitas enzimatik: Protein membran berupa enzim dg sisi aktifnya Transduksi sinyal: Protein membran memiliki btk pengikatan spesifik dg mesenjer kimia (hormon) dan pesan disampaikan ke dalam sel Penggabungan intersel: protein membran antara sel bersebelahan diikat o/ junction. Pengenalan sel: glikoprotein berfungsi sebagai label identifikasi secara khusus dikenal o/ sel lain Pelekatan ke sitoskeleton dan matriks ekstraselular: Elemen sitoskeleton atau mikrofilamen terikat ke protein membran u/ mempertahankan bentuk sel. Protein yg dekat ke matrik sel dapat mengkoordinasi perubahan ekstra/intra sel Pertautan sel # Multiseluler → kumpulan sel (jaringan) # Pertautan antar sel bertetangga (Junction Complek) # Terbina komunikasi # Pemerataan sebaran zat # Koordinasi dalam melakukan aktifitas 3 macam pertautan antar sel: 1. Desmosom 2. Tight junction 3. Gap junction • 1.Desmosom . Banyak terdapat pada sel . Berupa kepingan bentuk cakram . Diameter kepingan ± 0,3 mµ . Jarak 22 – 35 nm . Beirisi perekat dari glikoprotein . Pertautan sitoskeleton-mikrofilamen . Sel otot jantung dan kulit 3 Jenis 1. 2. 3. 1. Desmosom Macula adhearens Zonula adhearens Fascia adhearens Macula adhearens : Celah 20 -30 nm Bertindak pasif Mengantarkan tenaga mekanik. mis : - benturan - tekanan Tempat berpaut sitoskeleton Bahan antara sel padat dan mengkilap 2. Zonula adhearens → pita membelit sel tipis 3.Fascia adhearens → pita membelit sel tebal dan lebar Kedua jenis desmosom : - Aktif dalam pergerakan sel bertetangga - terdapat pada puncak sel. mis: pada kulit Sel kanker desmosomnya lemah → tidak dapat dibina koordinasi dan kerja sama Tight junction 1. Zonula occludens → pita membelit tipis 2. Vascia occludens → pita membelit lebar Celah interseluler sedikit, lebar 15 nm * Patri antar sel * Berderet diantara puncak sel * Banyak dijumpai pd sel btk torak Mis:Melapisi rongga suatu saluran Fungsi : 1. Menghalangi perembesan molekul besar 2. Menciptakan potensial listrik 3. Merekatkan sel bertetangga agar kukuh . 2 Gap junction (nexus): Sepasang kepingan Dibina unit kecil → butiran Butiran berlobang ditengah Berhubungan dengan butiran sel tetangga Membentuk saluran halus Lebar celah 2 – 4 nm Fungsi Gap junction 1. Komunikasi 2. Lewat ion dan metabolik 3. Mengalirkan arus listrik (aksi potensial pada synapsis) 4. Koordinasi gerakan, aktifitas pemerataan berbagai zat 5. Lewat zat induktor Pada jaringan/populasi sel, adanya gap junction dapat dibina : - keharmonisan sel - ke sinkronan aktifitas Mis : - transportasi zat - pembelahan sel - tumbuh - respons terhdp rangsangan Terdapat pada : - Sel-sel embrio awal - Gonad - Otot - Jaringan ikat - Jaringan epitel Tdk ditemukan:- sel darah yg beredar - otot lurik Induktor disebarkan lewat gap junction untuk : 1. Melancarkan pertumbuhan embrio 2. Diferensiasi sel jadi jaringan 3. Regenerasi 4. Penyembuhan luka atau kerusakan Sel tumor kehilangan kontrol karena gap junction tidak berfungsi . SIFAT FISIK SEL Terdiri dari: 1. koloid kompleks 2. kepermeabelan 3. transport zat 4. potensial listrik KOLOID KOMPLEKS Sel mengandung sistem koloid artinya: * mol sederhana larut dlm sitoplasma mis: garam mineral, as amino, polipeptida rantai pendek dan glukosa. * mol kompleks membtk suspensi mis: protein, pati dan lemak. FASE KOLOID: terdiri dari: sol ( encer ) gel ( kental ) *Selalu terjadi pergantian perubahan antar sol ke gel, gel ke sol shg sel berubah btk mis: berkerut dan menjulur. *Sitoplasma lebih encer dari nukleoplasma namun komponen kimia sitoplasma lebih kompleks dr nukleoplasma KEPERMEABELAN *Sel bersifat semi-permiabel (tembus u/ zat tertentu) *Kepermeabelan ditentukan oleh: - besar molekul - kelarutan dlm air atau lemak - perbedaan muatan listrik TRANSPORT ZAT *Keluar masuknya zat dari sel *Caranya: 1. 2. 3. 4. 5. difusi osmosa filtrasi transport aktif cytosis 1,2,3 melibatkan sifat fisik sel 4 sifat fisik dan biologis sel 5 sifat biologis sel DIFUSI * Tergantung pd konsentrasi zat terlarut * Perembasan zat dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah * Perembesan dapat terjadi tanpa lewat sekat atau lewat sekat * Tanpa lewat sekat berlangsung pd protoplasma sendiri, mis: ujung RE ke ujung lain * Lewat sekat, mis:- antara intra dan ekstra sel - antara sitoplasma dengan nukleoplasma * Difusi umum terdpt pd sel, tanpa energi * Difusi terjadi bagi O2, CO2, air, elektrolit dan mol organik sederhana. • Elektrolit berdifusi krn adanya potensial listrik, dimn pd membran luar muatan (+) sdgkan dlm membran muatan (-) Na+ diluar membran susah msk, K+ dlm membran mudah keluar Berdasarkan carrier difusi dibagi: 1. Difusi bebas bebas berdifusi 2. Difusi terikat diikat o/ carrier (permease) carrier(pembawa) khas bg suatu zat, dg arah difusi tetep ] tinggi ke [ ] rendah difusi bebas difusi terikat OSMOSA * Merupakan transpor pasif air * Membandingkan dua larutan dg konsentrasi zat terlarut dlm air berbeda. * Konsentrasi zat terlarut tinggi (pekat) hipertonik * Konsentrasi zat terlarut rendah (encer) hipotonik * Konsetrasi zat terlarut sama isotonik * Nilai osmosis * Melalui membran permiabel selektif • Dalam keadaan biasa sel isotonis dg cairan mediumnya (CES) • Menjaga tekanan osmosa homostatis • Contoh: pd eritrosit dlm media hipertonis akan terjadi krenasi eritrosit dlm media hipotonis akan terjadi haemolisis • Secara umum disebut cytolysis • Pada sel tumbuhan disebut plasmolysis FILTRASI • Transport zat terjadi krn perbedaan tekanan atmosfer antar 2 ruangan yg dipisahkan membran yg permiabel terhdp zat itu • Mis: lumen kapiler ke sel jaringan sekitar, krn tek drh (akibat pemompaan jantung). TRANSPORTASI AKTIF • Melawan gradient konsentrasi konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi • Membutuhkan energi (ATP) • Transportasi aktif ini disebut juga absorpsi • Ada 2 teori cara tranportasi aktif ini yaitu: dorongan pemusingan Zat yg diabsorbsi adalah: elektrolit, glukosa as amino dll. Gambar: pompa natrium-kalium, transprtasi aktif. SITOSIS - Transport zat yg melibatkan lepasnya sebhg membran sel fragmen membran langsung menjadi selaput zat yg ditransport - Endosotisis masuk zat dr luar ke dalam - Exosotosis masuk zat dr dalam ke luar - Menurut dimensi zat terbagi 2: pinositosis dan pagositosis - Berdasarkan asal zat yg difagosit: hetero fagosit (extraselular) dan autofagosit (inraselular) Exositosis perlu u/: 1. sekresi: (getahan) yaitu mengeluarkan zat produksi sellendir,enzim steroid. 2. ekskresi: (pembuangan) yaitu mengeluarkan ampas metabolisme atau ampas pencernaan sel dlm btk cair NH4OH, urea, as urat dll 3. ekstrusi: membuang bhn pdt paska lisosom • • • • • • • • Komunikasi sel dan konsep reseptor Pembicara dan pendengar Bagaimana pendengar merespons Sinyal jarak dekat dan jauh Respon sinyal ada yg elektromagnetik (cahaya) & ada yg mekanis (sentuhan) Reseptor protein membran Pada multiseluler penting komunikasi tingkat seluler u/ kehidupannya Guna u/ terciptanya koordinasi aktivitas sel shg terbentuk organisme yg normal Sinyal yg digunakannya sinyal kimia Mekanisme Komunikasi Sel: Pembicara Pendengar @. Deteksi @. Proses @. Respon Kesalahan komunikasi dapat disebabkan o/ sel pembicara dlm menyampaikan bisa juga krn pada sel pendengar sbg penerima Persinyalan sel . Percobaan pada sel ragi: . Menggunakan sinyal kimia u/ mengindentifikasi sel a reseptor faktor α sel α reseptor faktor a . Pengikatan faktor terjadi perubahan pd permukaan dan terjadi penggabungan nukleus sel a dan sel α Pensinyalan : Jarak dekat : parakrin , sinaptik Jarak jauh : endokrin (hormon) sbg neurotransmiter Parakrin mrpkan senyawa kimia yg dihslkan o/ sel pengsekresi , berdifusi kedlm cairan ekstraseluler dan merangsang sel target. mis: faktor pertmbhan berupa senyawa kimia yg merangsang sel target u/ tmbh Sinaptik . • Terjadi pd sel saraf yg spesifik • sel saraf menghslkan sinyal kimia neurotransmiter berdifusi ke sel target (sel saraf) melalui ruangan sempit (sinapsis) u/ meneruskan rangsangan • Motor end plat ruangan sempit yg meneruskan rangsangan antara sel saraf dg sel otot hormonal •pensinyalan ke tempat yg jauh hormon dikenal dg pensinyalan endokrin • sel spesial melepaskan mol hormon msk kepembuluh darah dg melalui sistem pembuluh darah akan smpai ke sel target Diagram hipothalamus hipofisis ovarium Komunikasi kontak langsung • Junction • Interaksi mol yg menonjol dr permukan sel Tahap pensinyalan: 1.Penerimaan : sinyal akan dideteksi o/ protein membran sel sebagai reseptor 2.Transduksi : sinyal akan dirubah menjadi respons seluler spesifik 3.Respons : respons seluler aktif Ex: Epinefrin enzim glikogen posporilaseglukosa 1 pospat glukosa 6 pospat glikolisis Komunikasi sel melalui reseptor Td: 1. reseptor terkait protein G 2. reseptor tiroksin kinase 3. reseptor saluran ion 1. Reseptor terikat protein G 2. Reseptor tiroksin kinase 3.Reseptor saluran ion Sifat pensinyalan respon •